chequer et al 2011. reservatório de funil

5/10/2018 Chequer et al 2011. Reservatório de Funil - slidepdf.com

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Oecol. Aust ., 15(3): 442-455, 2011

Oecologia Australis

15(3): 442-455, Setembro, 2011

doi:10.4257/oeco.2011.1503.xx

CARACTERIZAÇÃO DA ATIVIDADE BACTERIANA E CLASSIFICAÇÃO TRÓFICA DOSEDIMENTO SUPERFICIAL DO RESERVATÓRIO DE FUNIL

Luciana Pereira Torres Chequer 1* , Elisabete Fernandes Albuquerque Palermo2 & Mirian Araújo

Carlos Crapez 11Universidade Federal Fluminense (UFF), Instituto de Biologia, Departamento de Biologia, Programa de Pós Graduação em Biologia Marinha,

Laboratório de Microbiologia Marinha. Rua Outeiro São João Batista s/n.º, Niterói, RJ. CEP 24001-970.2 Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO), Instituto de Biociências. Av. Paster, 458 sala 303, Urca, RJ. CEP 22290-240.

E-mails: [email protected], [email protected], [email protected]

RESUMO

O reservatório de Funil funciona como receptor do material particulado originado do curso superior do RioParaíba do Sul. O material particulado, ao atingir o reservatório, tende a sedimentar. O material particuladosedimentado, rico em nutrientes e material orgânico, abriga uma grande variedade de organismos incluindoas bactérias. Devido à escassez de estudos relacionados à comunidade bacteriana bentônica dos reservatórioso objetivo deste trabalho foi caracterizar os processos bacterianos atuantes através do número de bactérias(autótrofas e heterótrofas), atividades enzimáticas e metabólicas, bem como caracterizar o estado tróco do

sedimento supercial do reservatório de Funil a partir da composição biopolimérica (lipídios, proteínas e

carboidratos). Foram coletadas amostras de sedimentos superciais na entrada do reservatório (A), no corpo

central (B) e próximo à barragem (C) do reservatório de Funil, no período de baixa pluviosidade (outubro,2009). Os parâmetros físico-uímicos foram obtidos in situ. A análise granulométrica dos sedimentos mostrou

a predominância da fração silte-argilosa. Elevados números de bactérias autótrofas foram encontrados no corpocentral (1,77x106 células.cm-3) e próximo à barragem do reservatório de Funil (1,29x106 células.cm-3). Somentena entrada do reservatório o número de bactérias heterótrofas foi maior ue o número de bactérias autótrofas.O número mais provável da atividade respiratória bacteriana (NMP_ARB) mostrou a predominância das

bactérias com metabolismo anaeróbio (fermentativas e sulfato-redutoras). A atividade das enzimas esterases(EST) variou entre 1,18–4,79µg uoresceína.g-1.h-1, a ual foi maior na entrada do reservatório. Entretanto,a atividade do sistema transportador de elétrons foi maior na estação próxima a barragem do reservatório(0,004µg O

2.h-1.g-1). Os sedimentos superciais foram classicados como um ambiente meso-oligotróco

baseado nas concentrações de biopolímeros (proteínas e carboidratos). As análises microbiológicas mostrarama necessidade da hidrólise da matéria orgânica ue atinge o fundo do reservatório, transformando-a em

monômeros e oligômeros para posteriormente serem metabolizadas pelas bactérias.Palavras-chave: Atividade metabólica bacteriana; biopolímeros; estado tróco; reservatório de Funil.

ABSTRACTCHARACTERIZATION OF BACTERIAL METABOLISM AND CLASSIFICATION OF THE

TROPHIC STATE OF THE SUPERFICIAL SEDIMENT IN FUNIL RESERVOIR. The Funil reservoir works as receiver of the particulate matter brought from the upper reaches of the Rio Paraiba do Sul. Whenthe particulate matter arrives in the reservoir, it tends to settle. The settled, particulate matter rich in nutrientsand organic matter, act as a shelter for a variety of organisms including bacteria. Therefore, the aims of this

work were the characterization of the acting bacterial process through the number of bacteria (autotrophicand heterotrophic), the metabolic and enzymatic activities, and the characterization of the trophic state of the supercial sediments of the Funil reservoir trough the biopolymeric composition (lipids, proteins and

carbohydrates). Samples of supercial sediments were collected at the entrance of the reservoir (A), at the



CARACTERIZAÇÃO DA ATIVIDADE BACTERIANA NO RESERVATÓRIO DE FUNIL

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central body (B) and near the dam of the reservoir (C), in the period of low rainfall. The physical and chemical parameters were obtained in situ. The particle size analysis of the sediments showed the predominance of thesilt-clay fraction. A high number of autotrophic bacteria were found in the central body (B) of the reservoir (1.77x106cells.cm-3) and near the dam of the Funil reservoir (1.29x106cells.cm-3). The number of heterotrophic

bacteria was greater than the number of autotrophic bacteria only at the entrance of the reservoir. The most

probable number of bacterial respiratory activity (MPN_BRA) showed the predominance of bacteria withanaerobic metabolism (fermentative and sulfate-reducing). The activity of esterases enzymes (EST) rangedfrom 1.18 to 4.79µg uorescein.g-1.h-1, and was higher at the entering of reservoir. However, the electrontransport system activity (ETSA) was higher at the station near the reservoir’s dam (0.004µg O

2.h-1.g-1). Based

on the concentrations of biopolymers (proteins and carbohydrates) the sediments were classied as meso-

oligotrophic. The microbiological analysis showed that the transformation of the organic matter, that reachesthe bottom of the reservoir, is necessarily preceded by hydrolysis; only then this matter will turn into monomersand oligomers which will be metabolized by bacteria.Keywords: Metabolic bacterial activity; biopolymers; thophic classication; Funil reservoir.

RESUMENCARACTERIZACION DE LA ACTIVIDAD BACTERIANA Y CLASIFICACION DE ESTADO

TROFICO DEL SEDIMENTO SUPERFICIAL EN EL RESERVORIO FUNIL. El reservorio de Funil,funciona como receptor del material particulado originado en el curso superior del Rio Paraiba do Sul. Elmaterial particulado, al alcanzar el reservorio, tiende a sedimentarse. El material particulado sedimentado, ricoen nutrientes y material orgánico, alberga una gran variedad de organismos, incluidas las bacterias. Debido ala escasez de estudios relacionados con la comunidad bacteriana bentónica de los reservorios, los objetivos deeste trabajo fueron caracterizar (i) los procesos bacterianos activos a través del número de bacterias (autótrofasy heterótrofas), (ii) las actividades enzimáticas y metabólicas y (iii) el estado tróco del sedimento supercial

del reservorio de Funil a partir de la composición biopolimérica (lípidos, proteínas y carbohidratos). Se

colectaron muestras de sedimentos superciales a la entrada del reservorio (A), en el cuerpo central (B) y próximo a la represa (C) del reservorio de Funil, en el periodo de baja pluviosidad (Octubre, 2009). Los parámetros físico-uímicos fueron obtenidos in situ. El análisis granulométrico de los sedimentos mostró la predominancia de la fracción limo- arcillosa. Se encontró un mayor número de bacterias autótrofas en el cuerpocentral (B) del reservorio (1,77x106 células.cm3) y próximo a la represa (C) del reservorio de Funil (1,29x106

células.cm-3). El número de bacterias heterótrofas fue mayor ue el número de bacterias autótrofas sólo en laentrada del reservorio. El número más probable de actividad respiratoria bacteriana (NMP_ARB) mostró la

predominancia de bacterias con metabolismo anaeróbico (fermentativas y sulfato-reductoras). La actividadde enzimas esterasas (EST) varió entre 1,18-4,79 µg uoresceína.g -1.h-1, la cual fue mayor a la entrada delreservorio. Sin embargo, la actividad del sistema transportador de electrones fue mayor en la estación próxima

a la represa del reservorio (0,004µg O2.h-1

.g-1

). Basados en las concentraciones de biopolímeros (proteínasy carbohidratos), los sedimentos superciales fueron clasicados como meso-oligotrócos. Los análisis

microbiológicos mostraron ue la transformación de materia orgánica, ue alcanza el fondo del reservorio,es necesariamente precedida por hidrólisis, solo entonces esta materia se transformará en monómeros yoligómeros ue serán posteriormente metabolizados por bacterias.Palabras clave: Actividad metabólica bacteriana; biopolímeros; estado tróco; reservorio de Funil.

INTRODUÇÃO

Os rios representam a principal via de transporte de

material terrestre para zona costeira (Monbet 2004). A

cada ano, os rios chegam a transportar cerca de 0,4Gt

de carbono orgânico e destes, cerca de 37 a 42% na

forma particulada (Middelburg & Herman 2007).

Os sedimentos e o material orgânico, transportados

como material particulado em suspensão atingem os

reservatórios através dos rios. No reservatório, esse

material particulado em suspensão sedimenta, pois

estes são considerados ambientes lênticos (Esteves



CHEqUER, L.P.T.; PALERMO, E.F.A. & CRAPEZ, M.A.C.

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1988, Leite 1998, Salas et al . 1999). O sedimento, ricoem nutrientes e material orgânico, abriga uma grandevariedade de organismos incluindo as bactérias.

A disponibilidade de fontes de carbono eenergia são fatores ue determinam os grupos

bacterianos presentes em um ambiente. As bactérias podem ser classificadas de diversasformas de acordo com seu metabolismo, podendoutilizar substâncias orgânicas ou inorgânicasreduzidas, ou a própria luz, então classificadasem uimiorganotróficas, uimiolitotróficas oufotoautotróficas, respectivamente. As bactériasue utilizam o CO

2como fonte de carbono e

energia são denominadas autótrofas e os uereuerem energia a partir do carbono orgânico sãoas heterótrofas (Karl 2007, Crapez 2009).

Na coluna d’água, no material particulado e/ou pelotas fecais e no sedimento, o oxigênio, uando presente no ambiente, é o primeiro aceptor deelétrons usado pelas bactérias heterótrofas, poisessa via metabólica produz um maior rendimentoenergético. Com a depleção do oxigênio, assubstâncias orgânicas passam a funcionar comodoadoras e aceptoras de elétrons, desenvolvendo ometabolismo fermentativo cujos produtos nais são

utilizados pelas bactérias anaeróbias (Crapez 2009).Os nutrientes são denidos como aqueles

elementos ue estão funcionalmente envolvidos nos processos de vida dos organismos. Nos ecossistemasauáticos, os elementos ue estão dissolvidos nacoluna d’água e são considerados limitantes à

produtividade primária são: nitrogênio (N) e fósforo(P). Estes são encontrados no ambiente sob asformas inorgânicas dissolvidas, como nitrato (NO

3-),

nitrito (NO2

-

), amônio (NH4

+

) e ortofosfato (PO4

3-

),respectivamente (Chester & Riley 1989). A produçãoda matéria orgânica é primariamente realizada

pelos organismos fotoautotrócos, que utilizam os

nutrientes no processo de fotossíntese, tendo como produto nal do metabolismo a síntese de moléculas

orgânicas, como os carboidratos, proteínas e lipídios(Madigan et al. 2003).

Os lipídios, proteínas e carboidratos, denominados biopolímeros, são os principais componentes

da matéria orgânica. Nos ambientes auáticos,os biopolímeros são os componentes orgânicosdisponíveis para o metabolismo bacteriano (Jones2001). Tais biopolímeros são degradados pela

interação em consórcio de grupos siologicamente

distintos de bactérias. Entretanto, para seremdegradados, necessitam da atividade de enzimasextracelulares responsáveis pela hidrólise das ligaçõesésteres das macromoléculas, transformando-as emsubstâncias de baixo peso molecular, os monômeros eoligômeros, mais facilmente assimiláveis (Deming &Baross 1993). As bactérias são capazes de assimilar diretamente somente substâncias orgânicas menoresou iguais a 600Da (Fenchel et al. 1988, Weiss et al .1991). Após a assimilação, essas substâncias sãooxidadas com transformação em energia na forma deadenosina trifosfato (ATP), onde o oxigênio, uando

presente no ambiente, pode ser usado como aceptor nal de elétrons pela cadeia transportadora de elétrons

(Relexans 1996).A composição biouímica da matéria orgânica

sedimentar (lipídios, proteínas e carboidratos) nãoé somente uma abordagem válida para determinar aorigem da matéria orgânica (Colombo et al . 1996),mas também é uma ferramenta útil na qualicação da

matéria orgânica disponível como alimento para osconsumidores (Fabiano & Danovaro 1994, Dell’Annoet al. 2000, Cividanes et al . 2002).

Mundialmente, existem diversos trabalhos uereportam a ualidade de água nos reservatórios (ex.,Primo 2006, Ferrão-Filho et al . 2009, Molisani et al .2010), com poucos trabalhos reportando a composiçãoda fauna e/ou ora e caracterização dos sedimentos

de reservatórios (ex., Cavenaghi et al . 2003, Padial2008). Diante disso, este trabalho pretende contribuir cienticamente com informações relacionadas à

atividade metabólica bacteriana e ualidade dossedimentos superciais do reservatório de Funil,

tendo como principais objetivos quanticar o númerode bactérias autótrofas e heterótrofas e caracterizar os processos bacterianos atuantes, determinando asatividades enzimáticas e metabólicas no período de

baixa pluviosidade. Pretende-se também caracterizar o estado tróco do sistema baseado na composição

biopolimérica da matéria orgânica sedimentar

ÁREA DE ESTUDO

A bacia do Rio Paraíba do Sul, formado pelaconuência dos rios Paraitinga e Paraibuna, nasce na

Serra da Bocaina, no Estado de São Paulo, fazendo




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um percurso total de 1.120km, até a foz em Atafona,no Norte Fluminense. A bacia do Rio Paraíba do Sul,estende-se pelo território de três estados: São Paulo,Minas Gerais e Rio de Janeiro e, é considerada, emsuperfície, uma das três maiores bacias hidrográcas

secundárias do Brasil (INEA 2010). Está situada entreos paralelos 20o 26’ e 23o 38’ S e os meridianos de 41o e 46o 39 W, na Região Sudeste do Brasil (DNAEE1983).

No Estado do Rio de Janeiro, o Rio Paraíbado Sul percorre 37 municípios, numa extensão de500km, praticamente uase a metade do território doEstado. Sua importância estratégica para a populaçãouminense pode ser avaliada pelo fato de que o Rio

Paraíba do Sul ser a única fonte de abastecimento deágua para mais de 12 milhões de pessoas, incluindo 85%dos habitantes da Região Metropolitana, localizadafora da bacia, seja por meio de captação direta para aslocalidades ribeirinhas, seja por meio do Rio Guandu,

por águas transferidas do Rio Paraíba do Sul paraabastecimento de água. Nesta bacia, está localizado osistema hidroenergético de Furnas Centrais Elétricas,representado pelo reservatório de Funil e da empresaLight, constituído por 5 reservatórios: Santa Cecília,

Vigários, Santana, Tocos e Lajes (INEA 2010).A ualidade ambiental dos reservatórios está

intrinsecamente associada às condições de ualidadede água de seus rios contribuintes, bem como daocupação e uso do solo, das atividades econômicasimplantadas e das condições sanitárias do entornoe do tempo de residência de suas águas. Situado nomunicípio de Resende, na divisa dos Estados do Riode Janeiro e São Paulo, o reservatório de Funil foiconstruído para regularização da vazão e geração deenergia elétrica. Como a bacia do reservatório está, emsua uase totalidade, situada no Estado de São Paulo,as atividades desenvolvidas a montante, e o tipo deocupação e uso do solo no trecho paulista da bacia dorio Paraíba do Sul, exercem extrema inuência sobre a

ualidade de água do reservatório (INEA 2010).O reservatório de Funil foi construído em 1969

com a nalidade de servir de fonte de abastecimento

para a cidade de Resende e produzir energia elétrica,mas também é responsável pela regularização doRio Paraíba do Sul, atenuando o impacto de cheias e

possibilitando a transposição de volume de água para oconjunto de reservatórios do Sistema Light, a principalfonte de abastecimento de água do município do Riode Janeiro (Ferrão-Filho et al. 2009).

O reservatório de Funil serve como um decantador natural de sedimentos, retendo parte dos contaminantesoriundos do Vale do Paraíba do Sul no estado de SãoPaulo. Destaca-se ainda, como importante fator deimpacto sobre o reservatório, a reduzida coberturavegetal dos solos da sua bacia de drenagem. Os solosdessas áreas, cujas matas foram substituídas pelo

plantio de café e, atualmente, por pastagens, estãosujeitos de modo signicativo a processos erosivos

(INEA 2010, Ferrão-Filho et al. 2009).

METODOLOGIA

Amostragem e Parâmetros de campo

A amostragem foi realizada no reservatório deFunil (Figura 1) em Outubro de 2009, sendo este

período de menor pluviosidade e conseuentemente baixa vazão dos rios contribuintes. As coletas desedimento supercial (0-5cm) foram realizadas

utilizando uma draga de Eckman em três estaçõesdistintas, sendo classicadas como: A (entrada do

reservatório, divisa entre os estados de São Pauloe Rio de Janeiro), B (corpo central do reservatório)e C (barragem do reservatório). Os parâmetrosfísico-uímicos do sedimento, como temperatura,

pH e potencial de óxido-redução (Eh), foramdeterminados in situ.

As amostras foram acondicionadas em potes plásticos previamente descontaminadose mantidas sob refrigeração até o momento dasanálises microbiológicas e biogeouímicas. Asanálises foram realizadas em triplicata e as análisesmicrobiológicas foram realizadas no mesmo dia dacoleta.




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Figura 1. Estações de amostragem no reservatório de Funil. Estação A - entrada do reservatório; estação B - Corpo central do reservatório e estaçãoC - Barragem do reservatório de Funil.

Figure 1. Sampling points in the Funil Reservoir. Station A – entrance of reservoir; Station B – the central body of the reservoir and Station C –

reservoir’s dam.

Parâmetros biogeoquímicos

Para a análise granulométrica, as amostras de

sedimento foram secas em estufa à 60ºC. Após estafase, foram peneiradas e classicadas segundo a

escala de Wentworth. A granulometria foi determinadaseguindo o método de Suguio (1973).

As determinações do carbono orgânico total(COT) e enxofre foram realizadas na fração na

(< 75µm). Os resultados foram obtidos utilizandoLECCO SC 144 após acidicação das amostras para

remover o carbonato. As análises foram realizadassegundo ASTM (2008) e USEPA (2002).

Os biopolímeros quanticados foram os lipídios,

proteínas e carboidratos. As proteínas foramquanticadas segundo o método proposto por Hartree

(1972) e modicado por Rice (1982), para compensar

a interferência do fenol; o padrão utilizado foialbumina bovina, fração V (Sigma) e foram lidasem espectrofotômetro óptico (Spectronic 20D) à650nm. Os lipídios foram extraídos com clorofórmioe metanol e quanticados segundo Marsh & Wenstein

(1966); o padrão utilizado foi a tripalmitina e lido à375nm. Os carboidratos foram quanticados segundo

Gerchacov & Hachter (1972), ue usando o mesmo princípio de Dubois et al . (1956), modicaram o

método para as análises em sedimento. A reação foilida em espectrofotômetro óptico (Spectronic 20D)no comprimento de onda de 600nm. Os biopolímeros

foram extraídos em triplicata a partir de 1g desedimento úmido.

Parâmetros Microbiológicos

A determinação do número de bactérias autótrofase heterótrofas foi realizada segundo Kepner & Pratt(1994). Foi utilizado o diacetato de uoresceína

como cromóforo, em um ltrado de 2mL de

amostra, em triplicata. A quanticação foi realizada

por microscopia de epiuorescência (Axiops 50,

Zeiss, Filtro triplo Texas Red-Iisotiocianato deuoresceína-DAPI) com aumento de 1000 vezes.

Para quanticação das bactérias autótrofas, alíquotas

das amostras de água e sedimento foram observadassem tratamento, enuanto para as heterótrofas, asamostras foram previamente tratadas com diacetatode uoresceína e incubadas em mesa agitadora por

75 minutos.

A atividade respiratória bacteriana foi realizadasegundo Alef & Nannipieri (1995). O métodoutilizado foi o Número Mais Provável (NMP), ueavalia numericamente a população de bactérias, sem




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contá-las individualmente (APHA 2001). As amostrasde sedimento foram diluídas em solução salina (0,9%)e inoculadas, com repetições e em meios apropriados,onde a presença ou ausência de bactérias fossefacilmente detectável. Uma vez constatada a presençaou ausência de bactérias nas diversas diluições erepetições, determinamos o número mais provável de

bactérias aeróbias, fermentativas e sulfato-redutorasnas amostras de sedimento, através do emprego detabelas apropriadas.

A atividade respiratória bacteriana de aerobiosee de fermentação foi realizada utilizando meiode cultura contendo 2g/L de bactopeptona; 15g/Lde Agar; em água do mar a 75%; e 0,5mL de azulde metileno (solução saturada 1g/25mL água). Aaerobiose é conrmada pela mudança de coloração

(azul para parda) no topo do meio de cultura sólido,indicando crescimento bacteriano. Na fermentação, omeio se torna esverdeado. Para a sulfato-redução, foiutilizado o meio de cultura contendo 4g/L de lactatode sódio; 0,1g/L de ácido ascórbico; 0,2g/L de sulfatode magnésio; 0,01g/L de fosfato dipotássico; 0,2g/Lde sulfato ferroso amoniacal; 10g/L de cloreto desódio; 0,001g/L de resazurina sódica; 0,4906g/L de

cisteína para 1L água deionizada A sulfato-redução éconrmada pela precipitação de sulfetos nos meios de

cultura (Alef & Nannipieri 1995). Após a inoculação,os meios de cultura foram incubados em estufa por 72horas em temperatura média de 37ºC.

A quanticação da atividade das enzimas esterases

(EST) foi realizada utilizando 1g de sedimentoseguindo a metodologia proposta por Stubbereld

& Shaw (1990). O método é baseado na estimativada uoresceína produzida na amostra tratada com

solução de diacetato de uoresceína e incubada 24°C por 75 minutos em mesa agitadora. A relação entrea concentração de uoresceína e a densidade ótica é

sempre linear, os resultados são expressos em µg deuoresceína por mililitro ou grama de peso úmido

e por hora. Os resultados foram obtidos utilizandoespectrofotômetro óptico (Spectronic 20D) nocomprimento de onda de 490nm.

A determinação da atividade do sistematransportador de elétrons (ASTE) foi realizada em

espectrofotômetro óptico (Spectronic 20D) à 475nmde acordo com Trevors (1984) e Houri-Davignon &Relexans (1989). O método é baseado na mudançade coloração do INT (2-[(iodofenil)- 3-(p-nitrofenil)-

5-fenil tetrazolium]), ue funciona como aceptor articial de elétrons. O produto da reação é o INTF

(cloreto de iodonitrotetrazolium formazan). Paraquanticar atividade do sistema transportador de

elétrons, foi utilizado 1g de sedimento.A partir dos resultados obtidos, realizamos

as análises estatísticas através do programaSTATISTICA7.1. Foi utilizado o teste Shapiro-Wilk para analisara normalidade dos dados e parahomogeneidade das Variâncias foi utilizado o testede Bartlett. Entretanto, os dados não atenderamas premissas de normalidade e homogeneidadedas variâncias. Com isso, utilizamos o teste não

paramétrico de Kruskal-Wallis com a nalidade de

vericar se haviam diferenças signicativas entre

as estações de amostragens. O nível de signicância

utilizado foi de 95% (p≤0,05).

RESULTADOS

Os parâmetros físico-uímicos dos sedimentossuperciais são apresentados na Tabela 1. A

temperatura variou entre 22,5-25,5ºC, sendo amaior temperatura encontrada no corpo centraldo reservatório. O pH variou entre neutro-ácido,sendo mais ácido na estação C, localizada próximoà barragem do reservatório. O potencial de óxido-redução (Eh) foi redutor em todas as estações deamostragem.

Tabela 1. Parâmetros físico-químicos do sedimento supercial.

Table 1. Physico-chemical parameters in the supercial sediment

Parâmetros A B C

Temperatura (ºC) 22,5 25,5 23,0

pH 7,10 7,29 6,90

Eh (mV) -160,0 -120,0 -116,0

A análise granulométrica foi agrupada em uatroclasses para facilitar a análise comparativa, sendo elas:areia grossa (>1000µm), areia na (1000-212µm),

areia muito na (212-75µm) e silte + argila (<75µm),

conforme demonstrado na Tabela 2. Baseado nos

resultados obtidos observamos a predominância dafração silte-argilosa na estação A, areia grossa naestação B e maiores concentrações das frações areiana e silte-agilosa na estação C.




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Tabela 2. Valores das frações granulométricas do sedimento supercial do reservatório de Funil. Os valores estão expressos

em porcentagem (%)

Table 2. Grain size (%) in supercial sediments of the Funil reservoir

Fração Granulométrica A B C

Areia Muito Grossa (> 1000µm) 14,88 3,45 7,81

Areia Grossa (212 – 1000µm) 10,64 58,62 19,27

Areia Fina (75 – 212µm) 32,75 16,38 36,46

Silte + Argila (< 75µm) 41,73 21,55 36,46

O carbono orgânico total (COT) variou entre1,20–1,82%, sendo a maior porcentagem encontradana entrada do reservatório, estação A. Entretanto,o enxofre apresentou-se maior na estação C,com valor de 0,10%. Dentre os biopolímerosquanticados, os lipídios apresentaram maiores

concentrações nos sedimentos superciais, com

concentrações variando entre 15,06–92,16µg.g-1.As proteínas apresentaram concentrações variandoentre 4,4–6,9µg.g-1 e os carboidratos, entre

5,27–10,43µg.g -1. As maiores concentrações doslipídios, proteínas e carboidratos foram observadasna entrada do reservatório, estação A (Figura 2).

O número de bactérias autótrofas foi maior do ue as heterótrofas nas estações B e C, corpocentral e próximo à barragem do reservatório,respectivamente. Somente na entrada doreservatório (estação A), o número de bactériasheterótrofas foi maior ue das autótrofas. O maior número de bactérias foi observado no corpo central

do reservatório (estação B), com valores de 1,77 x106 e 8,23 x 105células.cm-3 de bactérias autótrofase heterótrofas, respectivamente (Figura 2).

O número mais provável (NMP) de bactériasfermentativas variou entre 2,3 x 104 –3,2 x 104células.cm-3, tendo a estação A apresentado os maioresnúmeros. O NMP de bactérias aeróbias variou entre1,1 x 103 –6,6 x 103células.cm-3, sendo o maior número observado na estação C. O NMP de bactériascom metabolismo sulfato-redutor apresentou omenor número de células, variando entre 2,3 x 101 – 2,3 x 102células.cm-3. O maior número de bactériassulfato-redutoras foi observado na estação B (Figura

2). Baseado nos resultados de NMP da atividaderespiratória bacteriana, foi possível notar ue o númerode bactérias com metabolismo anaeróbio (fermentativoe sulfato-redutor) foi maior (3,2 x 104células. cm-3) doue o número de bactérias com metabolismo aeróbio(6,6 x 103células.cm-3) (Figura 3).

A atividade das enzimas esterases (EST) variou entre1,18–4,79µg uoresceína.g-1.h-1. A maior atividade dasenzimas esterases foi observada na estação A, entradado reservatório. Entretanto, a atividade do sistema

transportador de elétrons foi maior na estação próximaa barragem do reservatório (estação C), 0,004µg O

2.h-

1.g-1 (Figura 2).




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Figura 2. Distribuição da porcentagem de carbono orgânico total (COT), enxofre (S), lipídios (LIP), proteínas (PTN), carboidratos (CHO), números

de bactérias autótrofas e heterótrofas, número mais provável de atividade respiratória bacteriana aeróbia e fermentativa (NMP_ARB), número mais

provável de bactérias sulfato-redutoras (NMP_BSR), atividade das enzimas esterases (EST) e atividade do sistema transportador de elétrons (ASTE).

**As concentrações de LIP foram 10X maiores. As letras iguais (a) indicam que o teste Kruskal-Wallis não apresentou diferenças signicativas

(p≤0,05).

Figure 2. Distribution of total organic carbon (TOC), sulphur (S), lipids (LIP), proteins (PTN), carbohydrates (CHO), number of autotrophic and

heterotrophic bacteria and, probable number of aerobic and fermentative metabolic bacterial activity (MPN_MBA), probable number of sulfate-reducing bacteria (MPN_SRB), Esterases enzyme activity (EST) and Electrons transport systems activity (ETSA). ** The concentrations of LIP were

10X higher. The equal letters (a) indicate that the Kruskal-Wallis test was not signicant (p≤0,05).




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Figura 3. Número Mais Provável da Atividade Respiratória Bacteriana (NMP_ARB) Aeróbia e Anaeróbia. As letras iguais (a) indicam

que o teste Kruskal-Wallis não apresentou diferenças signicativas (p≤0,05).Figure 3. Probable Number of the aerobic and anaerobic metabolic bacterial activity (MPN_MBA). The equal letters (a) indicate that

the Kruskal-Wallis test was not signicant (p≤0,05).

DISCUSSÃO

O aporte contínuo de matéria orgânica e o seuconsumo originaram condições redutoras e pHácido nos sedimentos superciais (Chequer 2010).

Cavenaghi et al. (2005) estudando a ualidade dosedimento supercial do reservatório UHE Mogi-

Guaçú, também vericaram valores de pH variando

de neutro a ácido, os uais foram menores nas estaçõesmais próximas à barragem, corroborando com osresultados encontrados nesse trabalho. Entretanto,estudo realizado no reservatório de Guarapiranga(São Paulo) por Padial (2008) mostrou variação de pHdiferenciada, sendo os valores neutros encontrados

próximo à barragem do reservatório.

A análise granulométrica dos sedimentossuperciais apresentou predominância da fração

silte-argilosa. O mesmo foi observado no reservatórioGuarapiranga (São Paulo) por Padial (2008), sendoobservada a predominância da fração silte-argilosa,com baixa presença de areia na. O carbono orgânico

total (COT) na fração na apresentou-se maior na

entrada do reservatório, atingindo o valor máximode 1,82%. Estudo realizado por Cheuer (2010) no

baixo rio Paraíba do Sul encontrou valores de COT nafração na (<75µm) semelhante ao encontrado nesse

estudo, atingindo o valor máximo de 1,92%. Silva et

al. (Submetido) encontraram COT no sedimento total

do rio Paraíba do Sul variando entre 0,04-4,7%. Osautores sugerem, ainda, ue os elevados teores deCOT podem estar associados aos aportes de euentes

domésticos e industriais.As concentrações de biopolímeros foram elevadas.

No período estudado, a relação da composição biouímica sedimentar seguiu a ordem de [lipídios]> [carboidratos] > [proteínas]. Essa relação nãofoi semelhante aos resultados estabelecidos

pela literatura, na ual Pusceddu et al . (2003) eDell`Anno et al . (2002) estabeleceram a seguinterelação [carboidratos] > [proteínas] > [lipídios] paraambientes temperados. Elevados níveis de lipídiosestão associados aos sedimentos nos de áreas

com baixo hidrodinamismo (Kjerfve et al . 1997).

Entretanto, em nosso estudo o elevado teor de lipídiofoi observado na entrada do reservatório, cujo local

possui maior hidrodinamismo em relação às outrasestações de amostragem. Os nossos resultados sãocorroborados por Cotano & Villate (2006). Os autoressugerem ue as proteínas e os lipídios são associadosà origem antrópica da matéria orgânica enuantoue os carboidratos são mais relacionados à origemtoplanctônica e detrítica. Assim, o maior teor de

lipídios encontrados nos sedimentos do reservatóriode Funil pode ser relacionado à origem alóctone damatéria orgânica oriunda dos rios, apresentando osmaiores teores na entrada do reservatório.




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451

A denição do estado tróco do ambiente

representa uma importante ferramenta para a proteção e gestão dos ecossistemas auáticos. Nasúltimas décadas, as investigações sobre o assunto

progrediram rapidamente. Entretanto, no presentemomento, a comunidade cientíca conta com uma

limitada variedade de ferramentas como guia paraa gestão dos ecossistemas (Dell’Anno et al. 2002).Os estudos relativos à análise do estado tróco de

ambientes costeiros têm sido focados na comunidadetoplanctônica (estrutura, produção primária e taxas

de crescimento), nas concentrações de nutrientesinorgânicos (principalmente N e P) tanto na colunad’água uanto nos sedimentos, ou nas alterações nos

parâmetros físico-uímicos (turbidez, concentraçãode oxigênio dissolvido) (Dell’Anno et al. 2002).Segundo Nixon (1995), o estado tróco de um

sistema também pode ser denido com base no

carbono orgânico acumulado no sedimento. Defato, assume-se ue a concentração e a composição

biouímica do carbono orgânico sedimentadodependem grandemente da produtividade do sistema(Dell`Anno et al . 2002, Vezzulli & Fabiano 2006).

Segundo Vezzulli & Fabiano (2006), as proteínas(PTN) são as fontes mais importantes de N e sãoconsumidas antes dos carboidratos (CHO). Dessaforma, sistemas oligotrócos seriam caracterizados

por uma rápida perda de nitrogênio orgânico,resultando em uma razão PTN:CHO inferior a 1,

juntamente com baixos valores de biopolímerostotais. Baseada nestas observações foi propostauma classicação de ambientes marinhos para a

caracterização do estado tróco do reservatório de

Funil devido à escassez de informações relacionadas

a classicação do estado tróco sedimentar paraambientes de água doce. Segundo Dell’Anno et al.

(2002), a relação entre proteína e carboidrato podeservir como indicador de estado tróco em sistemas

costeiros, podendo classicar os sedimentos como:

meso-oligotróco (proteínas <1,5mg.g-1; carboidratos<5mg.g-1), eutróco (proteínas <1,5–4mg.g-1;carboidratos 5–7mg.g-1) e hiper-tróco (proteínas

>4mg.g-1; carboidratos >7mg.g-1). Aplicando essaclassicação de estado tróco de sistemas costeiros

em ambiente uvial, foi possível vericar que osedimento supercial do reservatório de Funil é

classicado como um ambiente meso-oligotróco,

apresentando razão PTN:CHO < 1.

Os processos aeróbios deveriam ser dominantesem sedimentos superciais, de modo que a matéria

orgânica depositada fosse completa e ecientemente

mineralizada (Silva et al. Submetido). Entretanto,nos sedimentos superciais do reservatório de Funil,

a hidrólise da matéria orgânica é feita por bactériasanaeróbicas, produtoras de ácidos orgânicos. Estesúltimos são utilizados como fonte de carbono pelas

bactérias sulfato-redutoras (Crapez 2009).A atividade das enzimas esterases apresentou-se

elevada uando comparada com outros resultadosreportados na literatura (Tabela 3). Contudo, Fontanaet al. (2010) estudando os sedimentos superciais do

manguezal Suruí localizado no interior da Baía deGuanabara (Rio de Janeiro) encontraram atividadedas enzimas esterases superior a atividade encontradaem nosso estudo, apresentando valores máximo de6,52µg uoresceína.h-1.g-1.

Tabela 3. Valores mínimos e máximos da atividade enzimática bacterianano sedimento supercial de diferentes locais de estudo

Table 3. Minimum and maximum values of enzymatic bacterial

activivity in the supercial sediments of different study areas

Local EST ASTE Referências

Reservatóriode Funil

1,18-4,79 0,0002-0,004 Este trabalho

Praia da BoaViagem, BG

0,03-0,14 0,02-7,48Bispo et al.

2001

Praia da BoaViagem, BG

0,11-0,17 0,12-0,18Crapez et al.

2003

Baía deGuanabara(BG)

1,25-4,69 0,05-0,37Silva et al. 2008

Lagoa deAraruama 3,52-3,96 0.09-0,17 Guerra 2008

Baía deGuanabara(BG)

0,73-2,29 0,09-0,57 Fonseca 2004

ManguezalSuruí, BG

1,35-6,52 0,004-0,62Fontana et al. 2010

Baía deGuanabara

0,26-1,24 0,00-0,48Fontana et al.

2010a

Baixo Paraíbado Sul

0,54-1,61 0,22-0,32Cheuer 2010

EST - Atividade das Enzimas Esterases (µg uoresceína.h-1.g-1);ASTE - Atividade do Sistema Transportador de Elétrons (µg O

2.h-1.g-1).




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452

Os elevados valores de EST encontrados emnosso trabalho indicam a necessidade da hidróliseda matéria orgânica, sendo transformadas emmoléculas menores, e, posteriormente, metabolizadas

pelas bactérias, pois somente moléculas menoresue 600Da são transportados para dentro da célula

bacteriana. Assim, tornam-se disponíveis para asreações de óxido-redução intracelulares gerandoenergia, gás carbônico e água ― produtos nais da

mineralização (Fenchel et al. 1988). Essa hidróliseé necessária principalmente na estação localizada naentrada do reservatório, a ual apresentou maioresconcentrações de biopolímeros e carbono orgânicototal, apresentando, conseuentemente, maiores

valores de atividade das enzimas esterases.A atividade do sistema transportador de elétrons(ASTE) foi baixa nas estações amostradas doreservatório de Funil. Outros trabalhos mostrarammaiores valores da atividade do sistema transportador de elétrons em sedimentos superciais que os

encontrados em nosso trabalho (Tabela 3). Asconcentrações da ASTE estiveram de acordo com otipo predominante de respiração bacteriana anaeróbio,apresentando menores ganhos de energia uando o

ambiente apresenta anaerobiose e conseuentementemenor geração de ATP indo de acordo com o proposto

por Edwards et al . (2005). A ASTE é freuentementeusada como um índice do metabolismo bacteriano(Trevors 1984, Houri-Davingnon & Relexans 1989).

CONCLUSÃO

Através dos resultados de biopolímeros pôde-seclassicar o sedimento supercial do reservatório

de Funil como um ambiente meso-oligotróco. As

análises microbiológicas mostraram a necessidadeda hidrólise da matéria orgânica ue atinge o fundodo reservatório, transformando-a em monômeros eoligômeros para posteriormente serem metabolizadas

pelas bactérias. No entanto, a mineralização damatéria orgânica é realizada principalmente através dometabolismo anaeróbio, podendo ser observado pelos

baixos valores da atividade do sistema transportador de elétrons, gerando menor produção de energia emforma de ATP.

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